【正文】 芯片由單個 +5V 電源供電 ， 可以分時對 8 路輸入模擬量進行 A/D 轉換 ， 典型的 A/D轉換時間為 100 微秒左右。 ADC0809 的內部邏輯結構 ， 如圖 ： 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 14 圖 ADC0809 的內部邏輯結構 由上圖可知 ， ADC0809 由一個 8 路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉換完的數(shù)字量 ，當 OE 端為高電平時 ， 才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。 地址輸入和控制線： 4 條 ALE為地址鎖存允許輸入線 ， 高電平有效。 A， B 和 C 為地址輸入線 ， 用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。當 ST 上跳沿時 ， 所有內部寄存器清零；下跳沿時 ， 開始進行 A/D 轉換；在轉換期間 ， ST 應保持低電平。當 EOC 為高電平時 ， 表明轉換結束；否則 ， 表明正在進行 A/D 轉換。 OE＝ 1， 輸出轉換得到的數(shù)據(jù)；OE＝ 0， 輸出數(shù)據(jù)線 呈高阻狀態(tài)。 CLK 為時鐘輸入信號線。 永磁無刷直流電動機 1．無 刷直流電動機的結構特點 無刷直流電動機（ BLDCM）由電動機本體和驅動器構成 ， 是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。電動機轉子由釹鐵硼永磁材料構成。為了使電動機繞組準確換向 ， 在電動機內裝有位置傳感器 ， 作為轉子極性的位置信號 。 2． 無刷直流電動機的主要特點 無刷直流電動機 有 效率高 ； 功率因子高 ； 啟動轉矩大 ， 啟動電流小 ； 電動機出力高 ； 適應性強 等特點。 3． 永磁無刷直流電動機的基本工作原理 無刷直流電動機由電動機主體和驅動器組成 ， 是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體 ， 為了檢測電動機轉子的極性 ， 在電動機內裝有位置傳感器。無刷直流電動機的原理簡圖如圖 所示： 圖 無刷直流電動機的原理圖 主電路是一個典型的電壓型交 直 交電路 ， 逆變器提供等幅等頻 526KHZ 調制波的對稱交變矩形波。的 U、V、 W 方波 ， 結合正 /反轉信號產(chǎn)生有 效的六狀態(tài)編碼信號： 10 100、 1 001 001， 通過邏輯組建處理產(chǎn)生 T1T4 導通、 T1T6 導通、 T3T6 導通、 T3T2導通、 T5T2 導通、 T5T4 導通 ， 也就是說將直流母線電壓依次加在 A+B、 A+C、B+C、 B+A、 C+A、 C+B上 ， 這樣轉子每轉過一對 NS 極 ， T1T6 功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導通。電度角 ， 轉子跟隨定子磁場轉動相當于 60176。電度角 ， 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 17 如此循環(huán) ， 無刷直流電動機將產(chǎn)生連續(xù)轉矩 ， 拖動負載作連續(xù)旋轉。由于定子磁場軸線可視作同轉子軸線垂直 ， 在鐵芯不飽和的情況下 ， 產(chǎn)生的平均電磁轉矩與繞組電流成正比 ， 這正是他勵直流電動機的電流 轉矩特性。由此可以得到直流電動機的電磁轉矩： Tm=δ (VDC Kt/2Ra)Kt (Keω/2Ra)Kt、 Ke 是電動機的結構常數(shù) ， ω為電動機的角速度 (rad/s)， 所以 ， 在一定的 ω時 ， 改變占空比 δ， 就可以線性地改變電動機的電磁轉矩 ， 得到與他勵支流電動機電樞電壓控制相同的控制特性和機械特性。n max,那么 ， +5V 以下任何電平即對應相當?shù)霓D速 n， 這就實現(xiàn)了變速設定。發(fā)生減速度 ，直至實際轉速與指令轉速相等為止。由于無刷直流電動機的勵磁來源于永磁體 ， 所以不象異步機那樣需要從電網(wǎng)吸取勵磁電流；由于轉子中無交變磁通 ， 其轉子上既無銅耗又無鐵耗 ，所以效率比同容量異步電動機高 10%左右 ， 一般來說 ， 無刷直流電動機的能力指針（ ηcosθ ）比同容量三相異步電動機高 12%20%。 電路如圖 ， 三端式穩(wěn)壓器由啟動電路、基準電壓電路、取樣比較放大電路、調整電路和保護電路等部分組成。 圖 三端式穩(wěn)壓器工作 原理 注 圖中 R11由輸出電流檔次決定 ， R12由輸出電壓檔次決定 啟動電路 在集成穩(wěn)壓器中 ， 常常采用許多恒流源 ， 當輸入電壓 V1接通后 ， 這些恒流源難以自行導通 ， 以致輸出電壓較難建立。啟動電路由 T T DZ1組成。 T4的集電極電流通過 DZ2以建立起正常工作電壓 ， 當 DZ2達到和 DZ1相等的穩(wěn)壓值 ， 整個電路進入正常工作狀態(tài) ， 電路啟動完畢。 準電壓電路 基準電壓電路由 T DZ T R R3及 D D2組成 ， 電路中的基準電壓為 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 19 式中 VZ2為 DZ2的穩(wěn)定電壓 ， VBE為 T D D2發(fā)射結（ D D2為由發(fā)射結構成的二極管）的正向電壓值。同時 ， 對穩(wěn)壓管 DZ2采用恒流源供電 ， 從而保證基準電壓不受輸入電壓波動的影響。 T R9的作用說明如下：如果沒有 T R9， 恒流源管 T5的電流 IC5=IC8+IB10， 當調整管滿載時 IB10最大 ， 而 IC8最??；而當負載開路時 IO=0， IB10也趨于零 ， 這時 IC5幾乎全部流入 T8， 使得 IC8的變化范圍大 ， 這對比較放大電路來說是不允許的 ， 為此接入由T R9級成的緩沖電路。這樣就減輕了 T8的過多負擔 ， 使 IC8的變化范圍縮小。保護的目的主要是使調整管（主要是 T11）能在安全區(qū)以內工作 ， 特別要注意使它的功耗不超過額定值 PCM。假設圖 DZ DZ4 和 R14 不存在 ， R15兩端短路。當輸出電流急劇增加 ， 例如輸出端短路時 ， 輸出電流超過極限值（ IO(CL)=PCM/VI=）時 ， 即當 時 ，使 T12 管導通。這種簡單限流保護電路的不足之處是只能將輸出電流限制在額定值以內。圖 中 DZ DZ4 和 R1 R15 所構成的支路就是為實現(xiàn)上述保護目的而設置的。 VBE12的值為 經(jīng)整理后得 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 20 顯然 ， （ VI – VO）越大 ， 即調整管的 VCE值越大 ， 則 IO越小 ， 從而使調整管的功耗限制在允許范圍內。 過熱保護電路 電路由 DZ T T14和 T13組成。當某種原因（過載或環(huán)境溫升）使芯片溫度上升到某一極限值時 ， R3上的壓降隨 DZ2的工作電壓升高而升高 ， 而 T14的發(fā)射結電 壓 VBE14下降 ， 導致 T14導通 ， T13也隨之導通。 電路中 R10的作用是給 T10管的 ICEO10和 T11管的 ICBO11一條分流通路 ， 以改善溫度穩(wěn)定性。 集成轉速傳感器 KMI151 集成轉速傳感器具有靈敏度高、測量范圍寬、抗干擾能力強、外圍電路簡單等優(yōu)點 ， 是傳統(tǒng)的分立式轉速傳感器的升級換代產(chǎn)品。測量轉速時經(jīng)常采用磁阻式傳感器或光電式 傳感器進行非接觸性測量 ， 傳統(tǒng)的磁阻式傳感器是由磁鋼、線圈等分立元件構成的 ， 亦可用耳塞機改裝而成。 目前 ， 轉速傳感器正朝著高靈敏度、高可靠性和全集成化的方向發(fā)展 ， 典型產(chǎn)品有飛利浦（ Philips）公司生產(chǎn)的 KMI15 系列磁阻式集成轉速傳感器。 KMI151 系列包括 KMI15 KMI15 KMI15 KMI153 等型號 ， 它們的工作原理相同 ， 僅性能 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 21 指標略有差異。 KMI151型傳感器的性能特 點 KMI151 芯片內含高性能磁鋼、磁敏電阻傳感器和 IC。由于其外圍電路比較簡單 ， 因而很容易配二次儀表測量轉速。傳感器與齒輪的最大磁感應距離為 （典型值） ， 由于與齒輪相距較遠 ， 因此使用比較安全。另外 ， 芯片內部還有電磁干擾（ EMI）濾波器、電壓控制器以及恒流源 ， 從而保證了其工作特性不受外界因素的影響。KMI151 采用 +12V 電源供電（典型值） ， 最高不超過 16V。 KMI151 型集成轉速傳感器的外形如圖 所示 ： 圖 KMI151型集成轉速傳感器的外形圖 它的兩個引腳分別為 UCC（接＋ 12V 電源端）和 U（方波電流信號 輸出端）。 該傳感器的簡化電路如圖 所示。 實際上 ， 該傳感器是由 4 只磁敏電阻構成的一個橋路齒輪的地方 ， 其測量原理如圖 所示。此外 ， 該傳感器具有很強的方向性 ，它對沿Ｙ軸轉動的物體十分敏感 ， 而對沿 Z 軸方向的振動或抖動量很不敏感。工作時 ， 傳感器產(chǎn)生的電信號首先通過 EMI 濾波器濾除高頻電磁干擾 ， 然后經(jīng)過前置放大器 ， 再利用施密特觸發(fā)器進行整形以獲得控制信號 UK， 并將其加到開關控制式電流源的控制端。它們之間的關系式為： ICC＝ IH＋ IK 當控制信號 UK＝ 0（低電平）時 ， 該電流源關 斷 ， IK＝ 0， ICC＝ IH＝ 7mA。圖 給出了從U端輸出的方波電流信號的波形 ， 其高電平持續(xù)時間為 T1， 周期為 T。 20％。 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 23 圖 U輸出的方波電流信號的波形 KMI151芯片中的電壓控制器實際上是一個并聯(lián)調整式穩(wěn)壓器 ， 可用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電壓 UC。 A2 為誤差放大器 ， VT2 為并聯(lián)式調整管。 KMI151的應用 安裝方法 KMI151應當安裝在轉動齒輪的旁邊。 圖 KMI151的典型應用電路 KMI151 型集成轉速傳感器的典型應用電路如圖 (a)所示。通常取 RL＝ 115Ω、 CL＝ 。 此外 ， 還需注意 ， 在存放 KMI15 系列產(chǎn)品時 ， 不要將多個芯片放在一起以防磁化。 譯碼器是實現(xiàn)組合邏輯的功能部件。 74LS245 芯片是一個八位的總線收發(fā)器 ， 其輸入 \輸出引腳分成兩組 ， 其工作原理如下： 允許 E 方向控制 DIR 操作 低電平 低電平 B 數(shù)據(jù)線到 A 數(shù)據(jù)線 低電平 高電平 A 數(shù)據(jù)線到 B 數(shù)據(jù)線 高電平 懸空 隔離 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院（設計）論文 25 5 程序設計 調速系統(tǒng)程序主要由主程序、 INT0 中斷服務程序、子程序等組成；主程序控制整個調速系統(tǒng)； INT0 中斷服務程序控制 系統(tǒng) 中的中斷；子程序包 括延時子程序和PWM 子程序 ， 延時子程序具有定時功能 ， PWM 子程序 用于控制馬達轉速。主程序框圖如圖 所示 : INT0 中斷服務程序 在執(zhí)行 INT0 中斷服務程序時 ， 首先要保護現(xiàn) ， 場 然 后讀取 A/D 轉換結果并將其送至顯示緩沖區(qū) ， 接著啟動 A/D 轉換 ， 最后回復現(xiàn)場后返回。 80C51 芯片沒有 PWM 輸出功能 ， 需要通過程序來實現(xiàn)。占空比占用一個字節(jié)的 PAM， 占空比 D=N/256。實現(xiàn)了從 0%— 100%線性可調。 TH0DAT EQU 30H 。脈沖寬度 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH AJMP PWMTUN 。脈頻率子程序 START: CLR MOV TCON,00H MOV TMOD,03H 。200um頻率為 50KHZ MOV TL0,186 。本段為脈沖頻率 MOV TCON,00H CLR ET0 。12MHZ 晶振時 PWM 為 50KHZ,脈寬 35% MOV TL0,186 。脈寬結束 ， 輸出低電平 CLR TR0 。在系統(tǒng)的設計中 ， 為了減少走彎路和節(jié)約時間 ， 應充分考慮抗干擾性能的要求 ， 避免在設計完成 以后再去進行抗干擾的補救措施。在抗干擾設計中 ， 軟件抗干擾是 被動措施 ， 而硬件抗干擾是主動措施 ， 只要認真分析系統(tǒng)所處環(huán)境的干擾來源以及傳播途徑 ， 采用兩者相結合的方法 ， 就能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運行。 任 老師多次詢問研究進程 ， 并為我指點迷津 ， 幫助我開拓研究思路 ， 精心點撥、熱忱鼓勵。對郭老師的感激之情是無法用言語表達的。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程 ， 以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了 一大步 ， 為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。在此 ， 我忠 心感謝 任艷艷 老師的 指導和支持。 在此 ， 我還要感謝在一起愉快的度過大學生生活的機電系全體老師和同門 ， 正是由于你們的幫助和支持 ， 我才能克服一個一個的困難和疑惑 ， 直至本文的順利完成